C程序中的概率隨機數，用於無鎖跳過列表的實現

Question

我想生成一個隨機數，其中每個較高的數具有其前任概率的一半，即如果1出現4次2應該出現2次而三個應該出現1次，依此類推，編程語言必須為c

int getValue(int min,int max) {
    int i=0;
    while(i==0)
        i=rand()%max;
    int j=0;
    while(j==0) {
        printf("%d",j);
        j=rand()%i;
    }
    return j;
} 

Answer 1

可以使用以下功能：

int prioritizdRand(int min, int max)
{

    int result=min;
    int randNum=rand();
    long int start=RAND_MAX/2;

    while(randNum > start)
    {
        if(result> max )
        {
           return min;
        }
        result++;
        start= (start + RAND_MAX)/2;
    }

    return result;
}

Answer 2

我將從規范所要求的范圍開始（以后只需將min添加到隨機生成的數字）：

int max_rnd = max - min;

然后生成范圍為1到pow(2, max_rnd+1) - 1的均勻分布的隨機數

int rnd_limit = (1 << (max_rnd + 1)) - 1;
int rnd = (rand() % rnd_limit) + 1;

四舍五入生成的隨機數的以2為底的對數。 rnd的翻譯將遵循以下模式：

floor(log2(1)) -> 0
floor(log2(2)) -> 1
floor(log2(3)) -> 1
floor(log2(4)) -> 2
...
floor(log2(7)) -> 2
floor(log2(8)) -> 3
...
floor(log2(15)) -> 3
...

因此，結果的分布將與預期的結果相反（對於較大的數字，則為兩倍而不是一半），但這很容易更改。 有效地， floor(log2(rnd))是計算在最高1位的位置rnd ，因此它可以用一個位位移循環來實施：

int log2_rnd = 0;
while ((rnd >> log2_rnd) != 1)
{
    ++log2_rnd;
}

實際結果的時間：

return (max_rnd - log2_rnd) + min;

此處未涵蓋： rand() （特別是與模數結合rand()生成的“平均分布”數字的精度以及生成數字的上限。

Answer 3

一個簡單的想法：從值1開始，取一個隨機數，如果隨機數為奇數，則將值加1，右移一位，然后重復

unsigned randhalf()
{
    unsigned ret = 1;
    int rnd = rand();
    while (rnd&1)
    {
        ++ret;
        rnd >>= 1;
    }
    return ret;
}

或者，如果需要上下限：

int randhalf(int min, int max) // bounds are inclusive
{
    int ret = min;
    int rnd = rand();
    while (rnd&1 && ret<max)
    {
        ++ret;
        rnd >>= 1;
    }
    return ret;
}

無論rand()使用多少位，這只會提供大於min的值。